論文の概要: The Impact of Hardware Specifications on Reaching Quantum Advantage in
the Fault Tolerant Regime
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2108.12371v3
- Date: Thu, 11 Nov 2021 15:24:47 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-17 01:02:39.240952
- Title: The Impact of Hardware Specifications on Reaching Quantum Advantage in
the Fault Tolerant Regime
- Title（参考訳）: 耐故障性レジームにおける量子アドバンテージの獲得に及ぼすハードウェア仕様の影響
- Authors: Mark Webber, Vincent Elfving, Sebastian Weidt, Winfried K. Hensinger
- Abstract要約: ハードウェア仕様が最終実行時間と必要な物理量子ビット数に与える影響について検討する。
状況によっては、コードサイクル時間がかなり遅いアーキテクチャでは、望ましい実行時間に到達できることが示されます。
Bitcoinネットワークの鍵の256ビット楕円曲線暗号化を破るために必要となる物理量子ビットの数を計算します。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We investigate how hardware specifications can impact the final run time and
the required number of physical qubits to achieve a quantum advantage in the
fault tolerant regime. Within a particular time frame, both the code cycle time
and the number of achievable physical qubits may vary by orders of magnitude
between different quantum hardware designs. We start with logical resource
requirements corresponding to a quantum advantage for a particular chemistry
application, simulating the FeMoco molecule, and explore to what extent slower
code cycle times can be mitigated by using additional qubits. We show that in
certain situations architectures with considerably slower code cycle times will
still be able to reach desirable run times, provided enough physical qubits are
available. We utilize various space and time optimization strategies that have
been previously considered within the field of error-correcting surface codes.
In particular, we compare two distinct methods of parallelization, Game of
Surface Code's Units, and AutoCCZ factories, both of which enable one to
incrementally speed up the computation until the reaction limited rate is
reached. Finally we calculate the number of physical qubits which would be
required to break the 256 bit elliptic curve encryption of keys in the Bitcoin
network, within the small available time frame in which it would actually pose
a threat to do so. It would require approximately 317 million physical qubits
to break the encryption within one hour using the surface code, a code cycle
time of 1 $ \mu s$, a reaction time of 10 $ \mu s$, and physical gate error of
$10^{-3}$. To break the encryption instead within one day it would require 13
million physical qubits.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,ハードウェア仕様が最終実行時間と物理量子ビット数にどのように影響し,耐故障性体制における量子的優位性を実現するかを検討する。
特定の時間枠内では、コードサイクル時間と達成可能な物理量子ビットの数は、異なる量子ハードウェア設計の間で桁違いに変化する可能性がある。
まず、特定の化学アプリケーションに対する量子アドバンテージに対応する論理リソース要件から始め、femoco分子をシミュレートし、追加の量子ビットを用いて、コードサイクル時間がどの程度遅くなるかを探索する。
ある状況では、コードサイクルがかなり遅いアーキテクチャは、十分な物理量子ビットが利用可能であれば、望ましい実行時間に到達することができる。
誤り訂正曲面符号の分野においてこれまで検討されてきた様々な空間・時間最適化戦略を利用する。
特に,2つの異なる並列化手法であるgame of surface codeのユニットとautocczのファクトリを比較した。
最後に、Bitcoinネットワーク内のキーの256ビット楕円曲線の暗号化を破るのに必要な物理量子ビットの数を計算します。
表面コードを使って1時間以内に暗号化を破るのには約3億1700万の物理キュービットが必要で、コードサイクルタイムは1$ \mu s$、リアクションタイムは10$ \mu s$、物理ゲートエラーは10^{-3}$である。
暗号化を1日以内に破るには、1300万の物理キュービットが必要になる。
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